杰米·杜查尔姆
埃丽卡·巴斯/罗格尔癌症中心/密歇根医学
超声波长期以来用于帮助医生观察人体内部，但聚焦的高频率声波正提供靶向癌症的全新方式。
若非徐贞（Zhen Xu）曾经惹恼实验室同事，她或许永远不会发现一种开创性的肝癌治疗方法。
2000年代初，作为美国密歇根大学生物医学工程专业的博士生，徐贞致力于寻找无需侵入性手术即可清除病变组织的方法。她提出利用高频声波——超声波——机械性粉碎组织的构想，并在猪心上测试该理论。
超声波本不应被人耳听见，但徐贞在实验中使用了功率极强的放大器，导致共用实验室的其他研究人员开始抱怨噪音。"反正之前什么方法都无效，"她说。于是她决定迁就同事，提高超声脉冲的频率，使声音超出人耳可听范围。
令她震惊的是，每秒脉冲数量的增加不仅减少了对周围人的干扰，对活体组织的破坏效果也比先前方法更佳。她亲眼目睹超声应用一分钟后，猪心组织上出现了一个孔洞。"我当时以为自己在做梦，"如今已是密歇根大学生物医学工程教授的徐贞回忆道。
数十年后，徐贞这一偶然发现——被称为组织碎裂术（histotripsy）的技术——正与其他超声波应用共同 ushering in a new era of advanced cancer treatment，为医生提供无需手术、仅用声波清除癌性肿瘤的非侵入性方法。
埃丽卡·巴斯/罗格尔癌症中心/密歇根医学
每秒产生的超声脉冲数量增加使设备更有效地破坏活体组织（图片来源：埃丽卡·巴斯/罗格尔癌症中心/密歇根医学）
2023年10月，组织碎裂术获美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于肝肿瘤治疗。次年，由商业化徐贞技术的组织声学公司（HistoSonics）资助的一项小型研究发现，该方法对95%的肝肿瘤实现了技术成功。尽管可能出现从腹痛到内出血等副作用，研究表明并发症罕见且该方法总体安全。
今年6月，英国成为首个批准组织碎裂术的欧洲国家。该治疗已通过其"未满足临床需求创新设备获取通道"的试点阶段在英国国家医疗服务体系（NHS）上线。
"人们认为超声波仅用于成像，"西班牙拉蒙·卡哈尔健康研究所（Ramón y Cajal Institute for Health Research）生物标志物与个性化癌症研究组首席研究员朱莉·厄尔（Julie Earl）表示，她曾研究过该技术。但她指出，越来越多的研究表明，超声波还能破坏肿瘤、抑制转移性疾病（已扩散至身体其他部位的癌症）并提升其他癌症治疗的疗效——全程无需让患者接受手术。
超声波工作原理
对许多人而言，"超声波"一词会立即联想到孕期超声检查。要创建超声影像，手持换能器将高频声波送入人体，声波在内部组织上反弹。设备中的传感器接收回波，将其活动转换为电信号，进而生成皮肤下的实时图像。
在癌症治疗中，超声波被集中到肿瘤的微小区域进行破坏。这些脉冲产生微气泡，它们在微秒内膨胀后坍塌，同时分解肿瘤组织。
对于肝癌治疗，组织碎裂设备将超声波引导至约2×4毫米的焦点区域——"基本上相当于彩色笔尖大小"，徐贞解释道。随后机械臂引导换能器覆盖肿瘤以精确定位。
超声以快速脉冲形式传递。这些脉冲产生微小"微气泡"，它们在微秒内膨胀后坍塌，同时分解肿瘤组织。患者的免疫系统随后可清除残留物。
徐贞表示，整个过程快速、无毒且非侵入性，患者通常当天即可回家。据组织声学公司数据，具体治疗时间虽有差异，但多数手术在1-3小时内完成。肿瘤往往单次治疗即可消除，不过多发性或较大病灶患者可能需要多次治疗。
尽管前景广阔，组织碎裂术仍存在未解问题。目前尚无关于治疗后癌症复发的可靠长期数据。部分研究者担忧组织碎裂可能在体内分解肿瘤时播散新癌灶，导致癌细胞转移至其他区域。但迄今为止，动物研究尚未证实这种担忧。
埃丽卡·巴斯/罗格尔癌症中心/ Michigan Medicine
通过调节产生的超声能量，组织碎裂设备可控制受影响的组织范围（图片来源：埃丽卡·巴斯/罗格尔癌症中心/密歇根医学）
研究表明，组织碎裂术可能不适用于所有癌症类型。骨骼会阻挡超声波抵达目标，使某些部位的肿瘤无法治疗。在肺部等含气器官使用该技术可能危险，或导致邻近健康组织损伤。但组织声学公司目前正在研究将组织碎裂术作为肾癌和胰腺癌的潜在疗法。
超声波"烹饪"癌症
组织碎裂术并非超声波在癌症护理中的首次应用。高强度聚焦超声（HIFU）作为更早且成熟的技术，同样可用于攻击肿瘤。美国弗吉尼亚大学聚焦超声癌症免疫治疗中心联合主任理查德·普赖斯（Richard Price）解释道，HIFU通过聚焦超声脉冲击中肿瘤产生热量，本质上"烹饪"病变组织。
"若在晴天将放大镜对准干树叶，你实际上能点燃树叶，"普赖斯比喻道。HIFU对癌组织做同样的事，只是使用声能。
在肿瘤学领域，HIFU最著名的是作为前列腺癌的非侵入性疗法。据2025年研究显示，其效果与手术大致相当。患者苏醒后可能出现疼痛和泌尿系统副作用，但恢复通常快于手术等强化治疗。
组织碎裂术和HIFU治疗通常在全身麻醉下进行，防止患者移动导致意外损伤邻近器官或组织。但组织碎裂术不产生HIFU的热量，避免了对健康组织的热损伤。
盖蒂图片社
HIFU作为依赖加热组织治疗前列腺癌的成熟超声应用（图片来源：盖蒂图片社）
然而，并非所有癌症都适用HIFU——骨骼或气体同样会阻挡超声波抵达肿瘤。对于前列腺癌已全身扩散的患者，HIFU通常不是选项。不过多国研究人员正研究将其应用于其他癌症，包括某些类型乳腺癌。
超声波联合药物治疗
研究者表示，超声波的威力还可通过与其他现有癌症疗法联用得到增强。
近期研究表明，例如将微气泡注入血液并用超声波刺激，可暂时打开血脑屏障。该屏障通常阻止血液毒素进入损伤大脑。但在癌症治疗中故意打开它，可使药物抵达目标肿瘤。
"非侵入性部分很出色，但[药物递送]组件在任何地方都无可比拟，"普赖斯强调。
加拿大安大略省桑尼布鲁克健康科学中心（Sunnybrook Health Sciences Centre）研究员迪帕·夏尔马（Deepa Sharma）指出，这些益处不仅限于脑癌。她研究了超声与微气泡在多种癌症中的组合，发现其可广泛改善药物递送。
夏尔马的研究还表明，超声增强的微气泡可通过破坏肿瘤血管系统增强放疗效果，导致更多细胞死亡。她指出，若将化疗和放疗等毒性治疗与超声微气泡联用，医生可使用更小剂量。
"放疗确实能治愈癌症，但也会导致大量长期副作用，"夏尔马表示。若超声刺激的微气泡能增强其效果，医生理论上可使用更低剂量达成同等疗效，同时减少灾难性副作用。
超声波似乎也与免疫疗法高度契合。这种疗法旨在激发免疫系统对抗可能躲避或隐藏于身体自然防御之外的癌细胞。
普赖斯指出，当聚焦超声加热并损伤肿瘤时，似乎使这些组织对免疫系统更"可见"——从而更易受免疫防御攻击。他的研究中心专注于超声与免疫疗法的联用。
普赖斯表示，未来研究方向是确定这种组合能否用于晚期癌症。转移性癌症比局部疾病更难治疗——当癌症全身扩散时，仅切除单个肿瘤已不足够。终极目标是：临床医生未来或可用超声"诱出"一个隐藏肿瘤，通过分解它让免疫系统捕捉其特征，进而对身体其他部位的癌细胞发动"全身攻击"。普赖斯表示，理论上医生能"仅治疗一个肿瘤就影响10、15、20个肿瘤"，但此假设仍需临床试验验证。
埃丽卡·巴斯/ 罗格尔癌症中心/ 密歇根医学
组织碎裂换能器头产生可分解组织的微气泡云（图片来源：埃丽卡·巴斯/罗格尔癌症中心/密歇根医学）
不过普赖斯谨慎指出，超声与免疫疗法的试验仍处早期阶段。这意味着需更多研究才能确定这种联合方法是否、何时或如何改变患者护理。
但现有超声技术正 ushering in a new era in oncology——旨在替代或至少改进手术、化疗和放疗等有效却具破坏性的疗法。"癌症很可怕，"徐贞说，"但让情况更糟的是癌症治疗本身。"
徐贞强调，超声波并非癌症"神奇疗法"。如同任何医疗手段，它也有缺陷。但正如她数十年前能免去实验室同事的噪音困扰，她希望自己的发现及其他科学家的研究，能帮助患者在未来多年避免不必要的痛苦。
【全文结束】
